تاثیر ادوات خاک ورزی، زمان و تعداد شخم دوم بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج

مقدمه
کاهش عملکرد برنج در اثر رقابت با علف های هرز حدود 25 درصد برآورد شده است (Lindquist  and Kropff, 1996). مبارزه با علف های هرز برنج، بخش عمده ای از هزینه تولید را به خود اختصاص می دهد، به طوری که کنترل یا وجین دستی در حدود ٢٠ درصد هزینه تولید را شامل می شود (Islam and Haq, 1991). رعایت زمان شخم دوم موجب کاهش اثر فیتوتوکسین های تولید شده در حین تجزیه مواد آلی گردیده و در نتیجه مانع از جوانه زنی بذور علف های هرز و رشد گیاهچه‌های آنها می شود. شخم در کاهش از دست دادن آب (هدر  رفت آب) (Sharma and DeDetta, 1991) و همچنین افزایش تراکم ریشه (Rachhpal et al., 1995; Kukal and Aggarwal, 2003) موثر بوده و در نتیجه عملکرد را  افزایش می دهد.
در زراعت برنج، تهیه زمین در سه مرحله شامل مرحله شخم اول با گاوآهن برگردان دار، شخم دوم که معمولاً 15 روز قبل از نشاءکاری و با روتیواتور، گاوآهن و دیسک و یا با وسیله ای شبیه نهرکن، عمود بر شخم اول زده می‌شود و شخم سوم که با چنگ و دندانه و ماله برای آماده سازی کامل مزرعه و تسطیح خاک انجام می گیرد (Mohaddesi, 1996). فواید شخم دوم را می توان در جهت کنترل علف های هرز، حفظ رطوبت خاک، افزایش نفوذپذیری آب و هوا (Utomo et al., 1996, Prastowo and Adisarwanto, 1996) و افزایش مواد غذایی قابل دسترسی دانست (Rahmati and Salokhe, 2001). بررسی های انجام شده در امریکا نشان داد1 که تهیه زمین روی نوع علف هرز اثرات متفاوتی دارد. در جنوب امریکا، تکرار پادلینگ2 (شخم دوم) به فواصل یک تا سه هفته قبل از بذرپاشی، موجب کاهش علف های هرز کشیده برگ یکساله از جمله سوروف(Echinochloa crus-galli)  گردید، ولی موجب افزایش جمعیت اویارسلام (Cyperus  microiria)، جلبک، آمانیا (Amania sp.) و برنج قرمز شد (Kuipers, 1983). در آزمایشی دیگر، استفاده از شخم دوم جمعیت علف‌های هرز مونوکاریا، علف هفت بند و اویارسلام را کاهش داد (Asai and Kashino, 1994). تحقیقات نشان داد که شخم دوم می‌تواند از طریق کاهش تراکم علف‌های هرز و در نتیجه کاهش رقابت علف های هرز با گیاه برنج در جذب عناصر، مواد غذایی و آب، سبب افزایش عملکرد شود (Reddy and Hukeri, 1983). تحقیقات انجام شده در موسسه تحقیقات بین المللی برنج در کشور فیلیپین نشان داد که یک بار شخم با گاوآهن و چهار بار هرس زدن در مقایسه با  یک بار شخم و یک بار هرس زدن، پنج برابر جمعیت علف‌های هرز را کاهش می‌دهد (Das and Choudhury, 1985). ساروچ و تاکور (Saroch and Thakur, 1991) نشان دادند که شخم دوم بیوماس علف‌های هرز را در مرحله خوشه دهی برنج کاهش  داد، اما این کاهش در کرت های تیمار شده با علف کش ها مشاهده نشد. تحقیقات نشان داد که شخم دوم عملکرد برنج را 6 تا 16 درصد افزایش و بیوماس علف‌های هرز را کاهش داد ( Utomo et al., 1996). همچنین دو بار شخم دوم، تراکم جمعیت علف‌های هرز را نسبت به یک بار شخم دوم کاهش داد (Mohammad Sharifi and Alizadeh, 2003). میشرا و همکاران (Mishra et al., 2003) بیان نمودند که استفاده از روتیواتور در مقایسه با روش‌های دیگر خاک ورزی، عملکرد دانه را افزایش داد. شخم شالیزار با سه بار پادلینگ به عمق ٣ تا 5/12 سانتی متر، جمعیت علف هرز الیوکاریس (Eleocharis dulcis) را تا ٤٩  درصد کاهش می دهد (IRRI, 1978). در کشورهای فیلیپین و ژاپن نشان  داده شد که عمق مناسب شخم دوم در شالیزارها ١٠ تا 15 سانتی متر است. عمق بیشتر نه  تنها سبب افزایش عملکرد نمی شود، بلکه هزینه را نیز بالا می برد (Khan et al., 1988). بررسی در تایلند نشان داد که افزایش عملکرد در اثر عملیات پادلینگ (انجام شخم دوم)، ناشی از کاهش تراکم و رقابت علف های هرز در جذب عناصر، مواد غذایی و آب می باشد (Rahmati and Salokhe, 2001). سیدو و همکاران (Sidhu et al., 2003) نشان دادند که شخم دوم عملکرد برنج را 6 تا 16 درصد افزایش و بیوماس علف‌های هرز را کاهش می دهد. مطالعات انجام شده در کشور پاکستان نشان داد که بین شدت خاک ورزی دوم و تراکم علف های هرز همبستگی منفی وجود دارد و استفاده از روتیواتور موجب خرد کردن کلوخه ها و مخلوط کردن بقایای علف هرز با خاک شده، به علاوه سطح یکنواخت تری ایجاد نموده است (Majid et al., 1988).
 هدف از انجام این تحقیق، تعیین ابزار، تعداد و زمان مناسب  شخم دوم در برنج بوده است، به طوری که ضمن کاهش جمعیت علف‌های هرز، از نظر سایر فاکتور‌ها  به ویژه عملکرد قابل توجیه ‌باشد.

مواد و روش ها
این تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه فاکتور  در سه تکرار در ایستگاه تحقیقات برنج تنکابن با طول جغرافیایی 40 درجه و 50 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 54 دقیقه شمالی، با میزان بارندگی متوسط سالانه 1253 میلیمتر، متوسط درجه حرارت سالانه 8/15 درجه سانتی‌گراد، حداقل رطوبت 74 درصد و حداکثر رطوبت 92 درصد و با ارتفاع 20 متر پایین تر از سطح دریا، در دو سال 1390 و 1391 به اجراء در آمد. فاکتورها عبارت بودند از:
1-    فاکتور A شامل نوع ابزار شخم دوم در دو سطح  a1- راست کاول متصل به تیلر و مجهز به چرخ‌های آهنی و a2- روتیواتور (خاک بهم زن دوار)
2-    فاکتور B شامل زمان انجام شخم دوم در دو سطح  -b1 20 و -b2 10 روز قبل از نشاء‌کاری
3-    فاکتور C شامل تعداد دفعات انجام شخم دوم در دو سطح  -c1 یک بار و -c2 دو بار.
ابعاد هر کرت 9×6 مترمربع، فاصله بین کرتها 50 سانتیمتر و و رقم کاشته شده رقم رمضانعلی طارم خالص شده بود. شخم اول با کمک تیلر یا تراکتور دو چرخ و با به کارگیری گاو آهن دو طرفه برگردان‌دار در 10 دی ماه انجام شد. خزانه‌گیری آزمایش در تاریخ 30/1/90 و 30/1/91 و نشاکاری در تاریخ 4/3/90 و 4/3/91 انجام گرفت. فواصل نشاءها 25×25 سانتیمتر بود. در زمان انجام پادلینگ، عواملی مانند سرعت پیشروی تیلر، طول مدت انجام پادلینگ در هر تیمار اندازه‌گیری گردیدند. بعد از انجام عملیات شخم دوم، تسطیح کرت و نهایی کردن عملیات تهیه زمین برای تمام کرت‌ها و همچنین ماله کشی در تاریخ 1/3/90 و 1/3/91 انجام شد. میزان کود مورد استفاده در زمین اصلی، 100 کیلوگرم اوره در هکتار (50 درصد در زمان نشاکاری و 50 درصد  باقیمانده در زمان تشکیل اولین جوانه خوشه در غلاف به خاک داده شد)، 100 کیلوگرم سوپر فسفات تریپل و 150 کیلوگرم سولفات پتاسیم در هکتار در مرحله نشاکاری به خاک داده شد. آبیاری و مبارزه با آفات (کرم ساقه خوار برنج) طبق روش معمول منطقه صورت گرفت. جهت تعیین تراکم علف‌های هرز، به تعداد 8  بار از کادر 5/0×5/0 متر مربع به صورت تصادفی در هر پلات استفاده شد. جهت تعیین اجزای عملکرد،  خوشه‌های وسطی 5 بوته که به طور تصادفی قبل از برداشت انتخاب شده بودند، برداشت شد. تعداد دانه‌های پر شمارش و وزن هزار دانه نیز با ترازوی حساس با دقت یک هزارم اندازه‌گیری گردید. پس از رسیدن محصول، از داخل هر پلات از سطح 10 متر مربع برداشت انجام شد و پس از خرمنکوبی و توزین دانه، عملکرد دانه‌ها با احتساب رطوبت 14 درصد محاسبه شد.
قبل از تجزیه داده ها، آزمون بارتلت (Bartlett's test) جهت بررسی همگن بودن واریانس صفات مورد بررسی با نرم افزار آماری  SASانجام  شد. تجزیه و تحلیل داده ها شامل تجزیه واریانس مرکب، آزمون مقایسه میانگین (آزمون چند دامنه ای دانکن) و ضرایب همبستگی فنوتیپی  با استفاده از داده های اصلی توسط نرم افزار SAS انجام گرفت.
نتایج
آزمون بارتلت برای آزمایش متجانس بودن واریانس های خطا انجام و فرض صفر مبنی بر عدم وجود اختلاف معنی دار بین واریانس های خطاها در آزمایش های جداگانه تایید شد. نتیجه این آزمون نشان داد که واریانس ها یکنواخت بوده و می توان عملیات تجزیه مرکب را برای کل داده ها انجام داد زیرا کای اسکوئر (χ2) غیرمعنی داری بدست آمد. مقدار کای اسکوئر برای عملکرد دانه برابر 0723/0 = χ2 با سطح معنی داری 7880/0 p= بود که نتیجه ای مطلوب است.
تجزیه واریانس مرکب صفات مختلف در جدول 1 ارایه  شده است. اثر سال بر  سرعت پیشروی تیلر در سطح احتمال 1 درصد و بر مدت زمان انجام پادلینگ و عملکرد دانه در سطح احتمال 5 درصد معنی‌دار گردید.  این امر تفاوت بین سال‌ها و تغییرات این صفات را در سال‌های مختلف نشان می‌دهد. بیشترین سرعت پیشروی تیلر با میانگین 98/1 متر بر ثانیه، کمترین مدت انجام پادلینگ در هر پلات با میانگین 25/5 دقیقه در هر پلات و بیشترین مقدار عملکرد دانه با میانگین 6/3879 کیلوگرم در هکتار در سال اول آزمایش به دست آمد (جدول 2). تاثیر نوع ابزار شخم دوم بر سرعت پیشروی تیلر در سطح 1 درصد معنی‌دار گردید (جدول 1). تیمار روتیواتور با میانگین 09/2 متر بر ثانیه نسبت به راست کاول برتری داشت (جدول 2).
اثر زمان شخم دوم بر سرعت پیشروی تیلر در سطح 5 درصد و بر مدت زمان انجام پادلینگ در سطح 1 درصد معنی‌دار گردید (جدول 1). بیشترین سرعت پیشروی تیلر با میانگین 9/1 متر بر ثانیه، در انجام شخم دوم 20 روز قبل از نشاءکاری و کمترین مدت زمان انجام پادلینگ با میانگین 96/4  دقیقه در هر پلات، در انجام شخم دوم 10 روز قبل از نشاءکاری به دست آمد (جدول 2). همچنین اثر تعداد دفعات شخم دوم بر سرعت پیشروی تیلر و تعداد دانه پر در سطح 5 درصد و بر مدت زمان انجام پادلینگ در سطح 1 درصد معنی‌دار گردید (جدول 1). بیشترین سرعت پیشروی تیلر با میانگین 92/1 متر بر ثانیه، در انجام یک بار شخم دوم و کمترین مدت زمان انجام پادلینگ با میانگین 65/4  دقیقه در هر پلات، در انجام یک  بار شخم دوم دست آمد (جدول 2).
اثر زمان شخم دوم در تعداد دفعات استفاده از ابزار شخم دوم نیز بر صفت مدت زمان انجام پادلینگ در سطح 5 درصد معنی‌دار شد و در تیمار دو بار شخم دوم در20 روز قبل از نشاکاری با میانگین 47/4 دقیقه در هر پلات از کمترین زمان برخوردار گردید (شکل 1). اثر متقابل نوع ابزار شخم دوم و تعداد دفعات استفاده آن بر سرعت پیشروی تیلر در سطح 5 درصد معنی‌دار گردید. سرعت پیشروی تیلر در شرایط استفاده از یک بار روتیواتور با میانگین 27/2 متر بر ثانیه، نسبت به سایر تیمار‌ها بیشتر بود (شکل 2).
نتایج حاصل از همبستگی های فنوتیپی (جدول 3) نشان داد که عملکرد دانه همبستگی منفی و معنی داری با تعداد علف هرز (*29/0-=r) داشت و با افزایش تعداد علف هرز، عملکرد دانه کاهش یافت. همچنین صفت تعداد علف هرز همبستگی منفی و معنی داری با تعداد دانه پر (*31/0-=r) نشان داد.
بحث
نتایج کلی بررسی های به عمل آمده نشان داد که در شرایط استفاده از روتیواتور با سرعت 48/2 متر بر ثانیه  در مقایسه با راست کاول با سرعت 37/1 متر بر ثانیه، پیشروی تیلر بیشتر بوده که دلیل این امر را می توان قرار گرفتن روتیواتور در عمق کمتر خاک نسبت به راست کاول دانست که بدین خاطر، روتیواتور متصل به تیلر در حین حرکت در مزرعه، انرژی کششی کمتری به تیلر وارد نموده و تیلر سریع تر حرکت نموده است. مدت زمان انجام شخم دوم در کرت های مشابه (پلات های آزمایش) با استفاده از روتیواتور نسبت به راست کاول بیشتر بوده (06/6 دقیقه در پلات در روتیواتور نسبت به 37/5 دقیقه در پلات در راست کاول) که انتظار می رفت مدت زمان انجام عملیات شخم با استفاده از روتیواتور با توجه به اینکه از عرض کار بیشتری برخوردار است، کاهش یابد. علت این مسئله، کوچک بودن ابعاد کرت و افزایش وقت های تلف شده صرف دور زدن ماشین در انتهای کرت ها می باشد. به نظر می‌رسد به کارگیری روتیواتور که خاک را خیلی بیشتر از راست کاول خرد می‌کند، در کاهش تولید علف‌های هرز موثرتر است، اما تاثیر چندانی در افزایش عملکرد ندارد. نتایج این تحقیق  این نظریه را که انجام شخم دوم در مدت کوتاه قبل از نشاءکاری  از طریق افزایش فیتوتوکسین‌های3 خاک (مواد سمی)  باعث کاهش تعداد علف‌های هرز می‌شود، تایید نمی‌‌کند (IRRI, 1988). نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج برخی از محققین مطابقت ندارد، چرا که اکثر محققین افزایش تعداد دفعات شخم دوم را در کاهش بیوماس علف‌های هرز و همچنین بهبود عملکرد موثر می‌دانند (Mohammad Sharifi and Alizadeh, 2003; Utomo et al., 1996; Humphreys et al., 1996; Asai and Kashino, 1994). به نظر می‌رسد، به کارگیری روتیواتور که خاک را خیلی بیشتر از راست کاول خرد می‌کند، در کاهش تولید علف‌های هرز موثرتر باشد، اما محمد شریفی و علیزاده (Mohammad Sharifi and Alizadeh, 2003) راست کاول را به این دلیل که از عمق شخم بیشتری برخوردار بوده و قادر به تدفین بهتر بذور علف‌های هرز است، نسبت به روتیواتور برتر دانستتند. مطالعات انجام شده در کشور پاکستان نشان داد که بین شدت خاک ورزی و تراکم علفهای هرز همبستگی منفی وجود دارد. استفاده از روتیواتور موجب خردکردن کلوخ ها و مخلوط کردن بقایای علف های هرز با خاک می شود و سطح یکنواخت تری را ایجاد می کند (Majid et al., 1988). در این تحقیق استفاده از تیمار راست کاول در دو نوبت به فاصله 10 روز با توجه به کاهش تراکم علف‌های هرز، بیشترین عملکرد را به خود اختصاص داد. در برخی از تحقیقات، استفاده از روتیواتور با توجه به عمق شخم کمتر، باعث افزایش تراکم ریشه گیاه برنج گردید و عملکرد را افزایش داد (Kukal and Aggarwal, 2003). بررسی انجام شده در فیلیپین در خصوص اثر پادلینگ  بر کنترل علف های هرز یکساله و دایمی نشان داد که خاک ورزی به تنهایی یکی از عملی ترین روش ها برای کنترل علف های هرز دایمی از جمله بندواش (Paspalum distichum) است (IRRI, 1978). در ضمن گزارش شد که هر  چه فاصله شخم دوم تا نشاءکاری بیشتر باشد (20 روز نسبت به 10 روز و یا حتی بیشتر)، به خاطر کاهش فیتوتوکسین ‌ها و اثر آنها در افزایش رشد رویشی نشاء کاشته شده، باعث افزایش سریع‌تر LAI نشاء برنج به سطح مطلوب شده و باعث جلوگیری از رسیدن نور به کف کانوپی و در نتیجه کاهش تعداد جوانه‌زنی و رشد علف‌‌های هرز گشته و در نهایت باعث افزایش تولید محصول برنج می‌گردد.
با توجه به نتایج حاصل از تجزیه مرکب این آزمایش، بکارگیری دو بار از ادوات شخم دوم نسبت به یک بار شخم دوم چه با راست کاول و چه با روتیواتور، تاثیری در کاهش علف هرز و افزایش عملکرد نداشت. بنابراین، نیازی به انجام همزمان دو بار شخم دوم نیست و روش رایج منطقه یعنی انجام یک بار شخم دوم مناسب است. نتیجه حاصل از این تحقیق با نتایج هامفریز و همکاران (Humphreys, Muirhead, Fawcett, Townsend and Murray, 1996) و تومو و همکاران (Utomo et al., 1996) مطابقت دارد.
سپاسگذاری
بدین وسیله از کلیه همکاران ایستگاه تحقیقات برنج تنکابن و معاونت موسسه تحقیقات برنج کشور به خاطر کمک در اجرای این تحقیق صمیمانه تشکر و قدردانی می شود.
پاورقی ها
puddling
phyto-toxins